дано:
m = 1000 кг (масса автомобиля)
v = 72 км/ч = 20 м/с (скорость автомобиля)
P = 10 кВт = 10000 Вт (мощность двигателя)
расход бензина = 6 л/100 км
ρ = 710 кг/м³ (плотность бензина)
Q = 44 МДж/кг = 44000000 Дж/кг (удельная теплота сгорания бензина)
найти:
КПД двигателя
решение:
1. Сначала найдем, сколько бензина расходуется в час. Если автомобиль проезжает 100 км с расходом 6 л, то за 1 км он расходует:
6 л / 100 км = 0,06 л/км.
Следовательно, при скорости 72 км/ч, за 1 час автомобиль проедет 72 км, и количество бензина, которое он израсходует за 1 час:
0,06 л/км * 72 км = 4,32 л.
2. Теперь переведем объем бензина в массу:
масса = объем * плотность.
Теперь вычислим массу израсходованного бензина за 1 час:
м = 4,32 л * 710 кг/м³ / 1000 = 3,065 кг.
3. Найдем теплоту, выделяющуюся при сгорании этого количества бензина:
Q_total = масса * Q = 3,065 кг * 44000000 Дж/кг = 134870000 Дж.
4. Теперь найдем работу, совершенную автомобилем за 1 час. Работу можно найти как произведение мощности на время:
W = P * t,
где t = 3600 с (1 час).
W = 10000 Вт * 3600 с = 36000000 Дж.
5. Теперь можем найти КПД двигателя:
КПД = работа / тепло, выделяющееся при сгорании
КПД = W / Q_total = 36000000 Дж / 134870000 Дж ≈ 0,266.
Ответ: КПД двигателя равен примерно 26,6%.